Die Geheimnisse und die Wissenschaft hinter den Murmeln der Stars

2019-08-10
Das Murmeln von Staren in der Luft zu beobachten, bedeutet, die Kraft und das Geheimnis der natürlichen Welt aus erster Hand zu erleben. Georgeclerk / Getty Images

Individuell ist ein europäischer Star kaum mehr als eine gewöhnliche Amsel. Das ist es. Stare sind kurz und dick, mit dunklen Federn und langen, spitzen Scheinen. Du hast sie gesehen. Sie sind praktisch überall, mehr als 200 Millionen sind allein in Nordamerika , singen ihre zirpenden kleinen Lieder und werden für viele Gartenbauern und Vollzeitbauern ein bisschen pestig.

Zusammen verwandeln sich Stare jedoch in etwas ganz anderes. Zusammen, im Flug, in hypnotisierenden Herden, die manchmal zu Hunderttausenden zählen , sind sie ein atemberaubendes Wunder, ein pulsierendes, schwebendes, lebendiges, harmonisiertes Ganzes, das scheinbar den Naturgesetzen trotzt und gleichzeitig die Natur selbst definiert.

Ein Murmeln von Staren in der Luft zu beobachten - so nennt man das Beflockungsverhalten, ein Murmeln - bedeutet, die Kraft und das Geheimnis der natürlichen Welt aus erster Hand zu erfahren.

"Ich denke, das Kerngefühl ist Ehrfurcht", sagt Mario Pesendorfer , Postdoktorand am Institut für Waldökologie der Universität für natürliche Ressourcen und Biowissenschaften in Wien. "Die räumliche Skalierung von etwas, das sich sehr schnell bewegt - was wir überhaupt nicht können - und die visuelle Strukturierung, die auftritt, wenn viele Menschen dasselbe tun ... fasziniert uns wirklich."

Für Wissenschaftler wie Pesendorfer ist das Murmeln mehr als das. Sie wecken Neugier. Und sie bringen Wissenschaftler wie Pesendorfer dazu, herauszufinden, wie schwärmende Tiere - wie Vögel, Bienen und Fische - unser eigenes Leben verbessern können.

Die Geheimnisse hinter dem Gemurmel

In den 1930er Jahren schlug der berühmte Ornithologe Edmund Selous vor, dass Vögel, die sich murmelnd bewegten, eine Art Telepathie verwendeten, um ihre Flugabsichten zu übermitteln. "Sie müssen gemeinsam denken, alle gleichzeitig ... ein Blitz aus so vielen Gehirnen", schrieb er in seinem Buch " Gedankenübertragung (oder was?) In Vögeln ".

Im Laufe der Jahre stellten wir fest, dass das nicht ganz so ist. In den 1950er Jahren stellten Wissenschaftler, die Insekten und Fische sowie anderes kollektives Tierverhalten untersuchten, fest, dass Gruppenbewegungen eher eine erstaunlich schnelle Reaktion auf andere in der Herde (oder in der Schule oder im Schwarm) sind als eine angeborene Fähigkeit zum Gedankenlesen oder ein Befehl vom Gruppenleiter.

Es ist " die schnelle Übertragung lokaler Verhaltensreaktionen auf Nachbarn ", die eine derart erstaunliche Synchronizität ermöglicht, wie die Autoren eines 2015 in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlichten Papiers geschrieben haben.

"Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Sie das Verhalten großer Gruppen hervorrufen können. Sie können die Top-Down-Kontrolle haben, bei der Sie eine Art Führung oder einen Top-Down-Mechanismus haben. Denken Sie an eine Rockshow, in der Sie den Rockstar haben vorne und er klatscht in die Hände und das ganze Stadion klatscht ", sagt Pesendorfer. "Aber diese Gemurmel sind tatsächlich selbstorganisiert, was bedeutet, dass es die kleinen Verhaltensregeln des Individuums sind, die es auf die große Gruppe skalieren lassen. Um dieses Verhalten zu verstehen, müssen wir von der lokalen Skala ausgehen - was macht das Individuum, Was sind die Regeln, denen der Einzelne folgt? - auf globaler Ebene; was ist das Ergebnis? "

2013 arbeiteten eine Maschinenbau- und Luftfahrtingenieurin und ihr Team aus Princeton mit Physikern in Italien zusammen, um das Murmeln zu untersuchen. "In einer Herde mit 1.200 Vögeln ist klar, dass nicht jeder Vogel in der Lage sein wird, die anderen 1.199 Vögel im Auge zu behalten" , sagte Naomi Leonard , die Ingenieurin aus Princeton, damals von wem?'"

Die italienischen Physiker verwendeten mehr als 400 Fotos aus mehreren Videos, um die Position und Geschwindigkeit der Vögel während ihrer Herde herauszufinden. Daraus erstellten sie ein mathematisches Modell, das die optimale Anzahl von Herdenkameraden für jeden zu verfolgenden Vogel identifizierte.

Es stellt sich heraus, dass die magische Zahl sieben ist: Jeder Vogel überwacht seine sieben nächsten Nachbarn und ignoriert alles andere. Wenn man bedenkt, dass all diese kleinen Siebenergruppen andere Individuen und Siebenergruppen berühren, breiten sich Drehungen und Wendungen schnell aus. Und davon bewegt sich ein ganzes Murmeln. Die Ergebnisse der Wissenschaftler wurden im Januar 2013 in der Zeitschrift PLOS Computational Biology veröffentlicht.

Die drei Dinge unter Kontrolle

Obwohl es in großem Maßstab koordiniert aussieht, befassen sich die einzelnen Vögel nur mit drei Aspekten ihres Fluges und dem Flug ihrer Umgebung. Diese Faktoren wurden auf verschiedene Weise beschrieben, aber sie sind alle sehr ähnlich. Sie sind von Pesendorfer:

  • Eine Anziehungszone : "Was bedeutet, dass Sie sich in diesem Bereich dem nächsten Mann nähern."
  • Eine Abstoßungszone : "Das heißt, Sie fliegen nicht auf seine Spur, sonst fallen Sie beide."
  • Winkelausrichtung : "Also musst du irgendwie der Richtung seines [Nachbarn eines Vogels] folgen."

"Je nachdem, wie Sie diese drei Parameter ändern", sagt Pesendorfer, "können Sie alles bekommen, von den tonnenförmigen Baseballbällen, die Sie in Meeresfischen erhalten , über locker aussehende Insektenschwärme bis hin zu hoch organisierten Fischschwärmen und Gemurmel in diesen drei kleinen Parametern. "

Wissenschaftler glauben, dass sich diese Vögel in erster Linie scharen, um Raubtiere durch ihre schiere Anzahl mit dem Geräusch, das eine solche Herde macht, und natürlich ihrer Bewegung zu verwirren und zu entmutigen. Eine gewisse Kommunikation zwischen Vögeln kann auch in Gemurmel stattfinden - beispielsweise unter Hinweis auf gute Nahrungsquellen -, während einige Forscher glauben, dass das einfache Warmhalten ein weiterer Grund für das Gemurmel sein kann

Was für bloße Sterbliche am erstaunlichsten sein mag, ist, dass diese Vögel so schnell reagieren und dies in einer solchen Synchronisation tun; wenn nicht sofort, innerhalb weniger Klappen eines Vogelflügels. Sie bewegen sich fast wie eine Einheit in einer Art Verriegelungsschritt (oder sozusagen einer Verriegelungsklappe).

Wie?

"Vögel haben eine viel höhere zeitliche Auflösung als wir", sagt Pesendorfer, was bedeutet, dass Vögel bestimmte Informationen um sich herum aufnehmen und viel schneller verarbeiten als Menschen. "Sie sehen viel schneller als wir."

Eine große Herde von Staren stürzt vor der Küste von Brighton am 22. Februar 2011 in Brighton, England.

Verwenden von dem, was wir von Staren lernen

Bereits 1986 baute Craig Reynolds , ein vom MIT ausgebildeter Informatiker, Computermodelle für Vogelschwarm und Fischschulung in etwas, das er "Boids" nannte. Diese Programme bildeten die Grundlage für lebensechte Animationen in Filmen, anfangs (und insbesondere) für einen Fledermausschwarm im Tim Burton-Film "Batman Returns" von 1992.

In Anwendungen für das wirkliche Leben bietet die Fähigkeit, die Verhaltensbewegungen großer Gruppen von Staren (oder Fledermäusen oder Bienen oder was auch immer) zu verstehen und Schwärme von Robotern so zu programmieren, dass sie ähnliche Bewegungen ausführen, erstaunliche Möglichkeiten. „Wir versuchen , Inspiration aus der Biologie zu ziehen“ , George Young, der die Führung Autor auf dem Papier von Leonard Gruppe hergestellt wurde, sagte der Princeton University zurück im Jahr 2013 „, zu verstehen , welche Maßnahmen der Tiergruppenleistung können uns helfen , zu entscheiden , was uns misst sollte verwendet werden, wenn wir reaktionsschnelles Verhalten für Roboter entwerfen. "

Ein Beispiel: Das Las Cumbres Observatory verfügt über 22 Roboterteleskope an sieben Standorten auf der ganzen Welt, die miteinander koordinieren und als ein einziges großes Teleskop fungieren. Von der LCO-Site:

Es heißt Zeitbereichsastronomie, was bedeutet, dass wir Phänomene im Raum kontinuierlich beobachten können, wenn sie sich ändern. Wenn wir das Gesamtbild sehen, während es sich entfaltet, können wir mehr lernen, es schneller lernen und unser Verständnis der Kräfte, die das Universum antreiben, dramatisch verbessern.

Ein weiteres Beispiel: Das aufstrebende Gebiet der Schwarmrobotik verwendet Informationen aus der Untersuchung von Staren, die laut dem Wyss Institute in Harvard "neue Ansätze für Such- und Rettungsmissionen, Bauarbeiten, Umweltsanierungen und medizinische Anwendungen ermöglichen" könnten .

Schwarmrobotik könnte auch in militärischen Anwendungen eingesetzt werden, wie diese aus Kampfflugzeugen freigesetzten Mikrodrohnen . Ein Schwarm selbstfahrender Autos, die zusammenarbeiten, könnte dazu beitragen, Staus zu reduzieren oder zu beseitigen . Die Möglichkeiten - Krebsbekämpfung? - sind umwerfend .

Alles vom Beobachten, Lernen, Lernen und Aufbauen auf der wundersamen Herde dieses einfachen Vogels.

"Als Menschen mit sehr komplizierten Entscheidungsprozessen sind wir es nicht gewohnt, einfache Entscheidungsprozesse zu betrachten, die sich auf ein komplexes Verhalten skalieren lassen", sagt Pesendorfer. "Diese Modelle helfen uns, diese Art von Mustern zu verstehen."

JETZT IST DAS INTERESSANT

Die gesamte Population nordamerikanischer Stare - wiederum vielleicht 200 Millionen - stammt von einer Gruppe von 100 ab , die Anfang der 1890er Jahre in die USA gebracht und im New Yorker Central Park freigelassen wurden. Die Leute, die sie mitbrachten, waren Shakespeare-Fans, die wollten, dass Amerika von all den Vögeln bewohnt wird, die der Barde jemals erwähnt hat. Aus "Heinrich IV., Teil I" : "Aber ich werde ihn finden, wenn er schläft. / Und in sein Ohr werde ich 'Mortimer!' aber 'Mortimer', und gib es ihm / Um seinen Zorn noch in Bewegung zu halten. "

Ursprünglich veröffentlicht am 9. August 2019

Murmuration FAQ

Was ist ein Murmeln?
Ein Murmeln ist das Beflockungsverhalten von Staren in Gruppen von Hunderten oder sogar Tausenden.
Wann kann ich ein Murmeln von Staren sehen?
Star-Gemurmel treten hauptsächlich in der Wintersaison zwischen Oktober und März auf. Die Hochsaison findet jedoch zwischen Dezember und Januar statt.
Was ist der Zweck eines Murmelns?
Einige Wissenschaftler glauben, dass Murmeln nützlich sind, um Vögel vor Raubtieren zu schützen und die Raubtiere mit bloßen Zahlen zu verwechseln. Andere denken, es ist eine Möglichkeit für die Vögel, sich warm zu halten.

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